Системы с резервированием. Общие понятия

Работоспособность систем без резервирования требует обеспечения работоспособности всех элементов системы. В сложных технических устройствах без резервирования никогда не удается достичь высокой надежности даже, если использовать элементы с высокими показателями безотказности.

Рис 4.2 Способы структурного резервирования

Система с резервированием – это система с избыточностью элементов, т. е. с резервными составляющими, избыточными по отношению к минимально необходимой (основной) структуре и выполняющими те же функции, что и основные элементы. В системах с резервированием работоспособность обеспечивается до тех пор, пока для замены отказавших основных элементов имеются в наличии резервные.

Структурное резервирование может быть общее и поэлементное (Рис 4.2):

По виду резервирование подразделяют на:

пассивное (нагруженное) – резервные элементы функционируют наравне с основными (постоянно включены в работу);

активное (ненагруженное) – резервные элементы вводятся в работу только после отказа основных элементов (резервирование замещением).

При нагруженном резервировании резервные элементы расходуют свой ресурс, имеют одинаковое распределение наработок до отказа и интенсивность отказов основных и резервных элементов одинакова ( = ). Различие между основными и резервными элементами часто условное. Для обеспечения нормальной работы (сохранения работоспособности) необходимо, чтобы число работоспособных элементов не становилось меньше минимально необходимого. Разновидностью нагруженного резервирования является резервирование с облегченным резервом, т. е. резервные элементы также находятся под нагрузкой, но меньшей, чем основные. Интенсивность отказов резервных элементов ниже, чем у основных, т. е. .

При ненагруженном резервировании (Рис. 4.3) резервные элементы не подвергаются нагрузке, их показатели надежности не изменяются и они не могут отказать за время нахождения в резерве, т. е. интенсивность отказов резервных элементов = 0. Резервные элементы включаются в работу только после отказа основных элементов. Переключение производится вручную или автоматически (автоматически – включение резервных машин и элементов в энергетике, в бортовых сетях судов и самолетов и т. д.; вручную – замена инструмента или оснастки при производстве, включение эскалаторов в метро в часы «пик» и т. д.).

Рис 4.3. Примеры ненагруженного резервирования

Разновидностью ненагруженного резервирования является скользящее резервирование, когда один и тот же резервный элемент может быть использован для замены любого из элементов основной системы.

Если рассмотреть два характерных вида резервирования, то очевидно, что при равенстве числа основных и резервных элементов ненагруженный резерв обеспечивает большую надежность. Но это справедливо только тогда, когда перевод резервного элемента в работу происходит абсолютно надежно (т. е. ВБР переключателя должна быть равна 1,0). Выполнение этого условия может быть связано со значительными техническими трудностями или является иногда нецелесообразным по экономическим или техническим причинам.

Кратность резервирования – это соотношение между общим числом однотипных элементов и элементов, необходимых для работы системы: k = (n - r)/r. где n – число однотипных элементов в системе; r – число элементов, необходимых для функционирования системы. Кратность резервирования может быть целой, если r = 1, или дробной, если . Например, для способа резервирования, приведенного на Рис.4.4, имеем .

Рис 4.4. Примеры кратного резервирования

Дата добавления: 2015-04-30